JP2005521965A - Process control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、数多くの動作によりプロセスの状態を変えることができ、基本制御ユニットにより該動作を制御し、グループ制御ユニットにより基本制御ユニットを協調させる、プロセス制御方法に関する。 The present invention relates to a process control method in which the state of a process can be changed by a number of operations, the operations are controlled by a basic control unit, and the basic control unit is coordinated by a group control unit.
このようなプロセス制御案は知られており、例えば、ＵｌｌｍａｎｎのＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、Ｖｏｌ．Ｂ６、第４１６−４２７頁に記載されている。 Such process control schemes are known, see, for example, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. B6, pages 416-427.
このような制御案の問題は、本質的に故障の危険性を有しかつ高度な安全対策を必要とするプロセスに適用する場合に、複雑な保護及び制御の仕組みが要求されることである。このようなプロセスは、一般に、１より多いグループ制御ユニットを備えるプロセス制御機構により制御され、グループ制御ユニットの各々は、状況に依存して同じ動作又は相反する動作に向かわせ得る修正動作のための一定のしばしば大規模な決定樹に従った保護手段を有し得る。その結果、複雑な制御機構となる。さらに、このようなシステムのデバッギングやメンテナンスは、非常な労力を要することが分かっている。例えば、関連する故障メカニズムの軽微なプロセス調整又は削除でも、その決定樹及び修正動作による制御機構の完全なオーバーホールが必要とされ得る。 The problem with such control schemes is that complex protection and control mechanisms are required when applied to processes that are inherently at risk of failure and require advanced safety measures. Such processes are generally controlled by a process control mechanism comprising more than one group control unit, each of the group control units for a corrective action that can be directed to the same or opposite actions depending on the situation. You can have protection measures according to certain often large decision trees. The result is a complex control mechanism. Furthermore, debugging and maintenance of such systems has been found to be very labor intensive. For example, even a minor process adjustment or deletion of the associated failure mechanism may require a complete overhaul of the control mechanism through its decision tree and corrective action.
ＵＳ−Ａ−５４５０３４６は、自動制御プログラムが個々の制御モジュールにアクセスするプロセス制御部によるバッチプロセスの自動制御方法を開示し、その際、ａ）定式化プログラムの部分的な定式化又はフェーズに含まれる制御命令及びパラメータ定義が、現場のアクチュエータの起動、インターロック及びスイッチオン阻止に対して別個のプログラムレベルにて記憶され、ｂ）起動されるべき各アクチュエータに対する制御命令及びパラメータ定義が、別個のプログラムレベルにてアクチュエータ毎に収集され、もし適切なら、論理的に結合され、ｃ）同時に有効な起動、インターロック及びスイッチオン阻止が、アクチュエータ毎に、プロセス操作及び監視システムに出力される。 US-A-5450346 discloses an automatic control method of a batch process by a process control unit in which an automatic control program accesses individual control modules, where a) is included in a partial formulation or phase of the formulation program. Control commands and parameter definitions to be stored are stored at separate program levels for on-site actuator activation, interlock and switch-on blocking, and b) control commands and parameter definitions for each actuator to be activated are separate Collected for each actuator at the program level and logically combined, if appropriate, c) Simultaneous activation, interlock and switch-on prevention are output for each actuator to the process operation and monitoring system.
ＵＳ−Ａ−５４５０３４６に開示された方法の欠点は、複雑なプロセスに適用される場合に、上述したような欠点を有する複雑な制御機構となってしまうことである。
本発明の目的は、上述した欠点を持たないプロセス制御方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a process control method which does not have the drawbacks mentioned above.
この目的は、次の方法により達成される。すなわち、プロセスの状態を数多くの動作により変えることができ、該動作を基本制御ユニットにより制御し、少なくとも１つの基本制御ユニットをグループ制御ユニットにより協調させる、プロセス制御方法であって、この基本制御ユニットが、以下の機能：
（ｂ１）１以上のグループ制御ユニット又はオペレータから、前記基本制御ユニットにより実行されるべき基本制御動作のリクエストを受け取りかつ優先的に取り扱う手段、
（ｂ２）プロセスからの情報、及び／又は基本制御ユニットからの出力、及び／又はグループ制御ユニットからの出力を受け取り、前記動作の開始又は実行の継続に必要な許可に変換する手段、
（ｂ３）基本制御ユニットから、且つ／又はグループ制御ユニットから、且つ／又はオペレータから、且つ／又は基本制御ユニット自体からロックアウトを受け取り、前記動作の開始を防止し又は前記動作の終了を始め、受け取ったロックアウトが解除され且つリセットが始動されるまで基本制御ユニットのデフォルトの状態又は停止シーケンスを強制する手段、
（ｂ４）内部ロックアウトを処理し、且つ／又は出力若しくはロックアウトをエクスポートする手段であって、前記出力／ロックアウトは前記動作の状態に関係している前記手段、及び
（ｂ５）どの基本制御ユニットが動作するかに依る論理又はシーケンスに従って前記要求される動作を実行する手段、
を備え、また、これらのグループ制御ユニットの少なくとも１つが、以下の機能：
（ｇ１）さらに高い階層の制御ユニット又はオペレータから、前記グループ制御ユニットにより実行されるべきグループ制御動作のリクエストを受け取り、優先的に取り扱う手段、
（ｇ２）プロセスから、且つ／又は基本制御ユニットから、且つ／又はグループ制御ユニットから情報を受け取り、前記グループ動作の開始又は実行の継続に必要な許可に変換する手段、
（ｇ３）基本制御ユニットから、且つ／又はグループ制御ユニットから、且つ／又はオペレータから、且つ／又はグループ制御ユニット自体からロックアウトを受け取り、前記動作の開始を防止し又は前記動作の終了を始め、受け取ったロックアウトが解除され且つリセットが始動されるまでグループ制御ユニットのデフォルトの状態又は停止シーケンスを強制する手段、
（ｇ４）内部ロックアウトを処理し、且つ／又は出力若しくはロックアウトをエクスポートする手段であって、前記出力／ロックアウトが前記グループ動作の状態に関係している前記手段、及び
（ｇ５）どのグループ制御ユニットが動作しているかに依る論理又はシーケンスに従って前記要求されるグループ動作を実行する手段、
を備える前記プロセス制御方法。
This object is achieved by the following method. That is, a process control method in which the state of a process can be changed by a number of operations, the operation is controlled by a basic control unit, and at least one basic control unit is coordinated by a group control unit. But the following features:
(B1) means for receiving and preferentially handling requests for basic control operations to be executed by the basic control unit from one or more group control units or operators;
(B2) means for receiving the information from the process and / or the output from the basic control unit and / or the output from the group control unit and converting it into a permission required to start the operation or continue execution;
(B3) receiving a lockout from the basic control unit and / or from the group control unit and / or from the operator and / or from the basic control unit itself, preventing the start of the operation or starting the end of the operation; Means for forcing the default state or stop sequence of the basic control unit until the received lockout is released and a reset is initiated;
(B4) means for processing an internal lockout and / or exporting an output or lockout, wherein said output / lockout is related to the state of the operation; and (b5) which basic control Means for performing said requested operation according to a logic or sequence depending on whether the unit operates;
And at least one of these group control units has the following functions:
(G1) means for receiving and preferentially handling a request for a group control operation to be executed by the group control unit from a higher level control unit or operator;
(G2) means for receiving information from the process and / or from the basic control unit and / or from the group control unit and converting it into a permission required to start the group operation or continue execution;
(G3) receiving a lockout from the basic control unit and / or from the group control unit and / or from the operator and / or from the group control unit itself, preventing the start of the operation or starting the end of the operation; Means for forcing the default state or stop sequence of the group control unit until the received lockout is released and a reset is initiated;
(G4) means for processing internal lockout and / or exporting output or lockout, wherein said output / lockout is related to the state of the group operation; and (g5) which group Means for performing said requested group operation according to a logic or sequence depending on whether the control unit is operating;
The process control method comprising:
グループ制御ユニットと基本制御ユニットの両方とも、プロセス全体にわたって同じ基本的な機能性を有するので、制御機構はユーザーにとってはトランスペアレントとなる。 Since both the group control unit and the basic control unit have the same basic functionality throughout the process, the control mechanism is transparent to the user.
基本制御ユニットは、修正動作のために一定の最小決定樹を有するので、グループ制御ユニットは、修正動作のために十分簡単な決定樹を有し、さらに多くの機能を処理することができ、制御機構を変更するのがさらに容易である。適切には、１つのグループ制御ユニットが、１より多い基本制御ユニットを協調させる。本発明によるプロセス制御方法は、少なくとも２つの異なるグループ制御ユニットにより少なくとも１つの基本制御ユニットを協調させるプロセスにて使用するのが有利である。 Since the basic control unit has a certain minimum decision tree for corrective action, the group control unit has a decision tree that is simple enough for corrective action and can handle more functions and control It is easier to change the mechanism. Suitably, one group control unit coordinates more than one basic control unit. The process control method according to the invention is advantageously used in a process in which at least one basic control unit is coordinated by at least two different group control units.
適切には、上述した制御機構は、潜在的に高い災害の危険性のあるプロセスを制御するのに使用される。このようなプロセスの例は、固体、液体又は気体状の炭素（炭化水素）含有原料の部分酸化によって合成ガスを製造するガス化プロセスである。このようなプロセスでは、高い反応性の生成物、すなわち一酸化炭素と水素の混合物を製造するために、（純粋な）酸素（これ自体が潜在的な危険性に寄与する）の存在下にて原料が部分酸化される。よって、このようなプロセスでは、例えば、原料の完全酸化、生成物の環境への放出又は設備のオーバーヒートのみならず、酸素発火を避けるために、酸素の供給中とガス化中の条件、及び始動と停止の手順が注意深く制御される。 Suitably, the control mechanism described above is used to control a potentially high disaster risk process. An example of such a process is a gasification process that produces synthesis gas by partial oxidation of a solid, liquid, or gaseous carbon (hydrocarbon) -containing feedstock. In such a process, in the presence of (pure) oxygen (which itself contributes to potential hazards) in order to produce a highly reactive product, ie a mixture of carbon monoxide and hydrogen. The raw material is partially oxidized. Thus, such processes include, for example, the conditions during oxygen supply and gasification and start-up to avoid oxygen ignition as well as complete oxidation of raw materials, product release to the environment or equipment overheating. The shutdown procedure is carefully controlled.
図１〜３を用いて本発明を説明する。図１は、ガス化反応器並びに関連の供給ライン及びバルブの簡易プロセス図である。
図２は、基本制御ユニットの一部の論理を示す図である。
図３は、図１のガス化プロセスにおいて１つのグループ制御ユニットが４つの基本制御ユニットをどのように制御するかを示す図である。
The present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a simplified process diagram of a gasification reactor and associated supply lines and valves.
FIG. 2 is a diagram showing a part of logic of the basic control unit.
FIG. 3 is a diagram showing how one group control unit controls four basic control units in the gasification process of FIG. 1.
図１では、酸素の供給ライン３と天然ガスの供給ライン４とが、反応器２のバーナー１に連結されている。酸素供給ライン３上には、酸素を大気中にパージ又は送出する手段５が存在する。このパージ動作は、バルブＡ−１及びＡ−２を操作する基本制御部Ａによって制御される。供給ライン３に対しては、また、酸素を高圧蒸気で置き換える手段６、酸素を窒素で置き換える手段７及び酸素を空気で置き換える手段８が存在する。これらのガスを供給する動作又は供給しない動作は、それぞれ基本制御部Ｂ、基本制御部Ｃ及び基本制御部Ｄにより制御され、これらは、一動作としていわゆるダブルブロックアンドブリードＢ−１、Ｃ−１及びＤ−１を操作する。 In FIG. 1, an oxygen supply line 3 and a natural gas supply line 4 are connected to a burner 1 of a reactor 2. On the oxygen supply line 3 there is means 5 for purging or delivering oxygen into the atmosphere. This purge operation is controlled by the basic control unit A that operates the valves A-1 and A-2. For the supply line 3, there are also means 6 for replacing oxygen with high pressure steam, means 7 for replacing oxygen with nitrogen and means 8 for replacing oxygen with air. The operation of supplying or not supplying these gases is controlled by the basic control unit B, the basic control unit C, and the basic control unit D, respectively, and these operations are so-called double block and bleed B-1, C-1 And D-1.
供給ライン４上には、天然ガスを安全な場所にパージ又は送出する手段９が存在する。バルブＥ−１及びＥ?２を操作する基本制御部Ｅが、このパージ動作を制御する。供給ライン４に対しては、また、高圧蒸気を天然ガスに加える手段１０、及び天然ガスを窒素と置き換える手段１１が存在する。これらのガスを加える動作又は加えない動作は、それぞれ基本制御部Ｆ及び基本制御部Ｇにより制御され、これらは、一動作としてダブルブロックブリードＦ−１及びＧ−１を操作する。 On the supply line 4 there is means 9 for purging or delivering natural gas to a safe location. The basic control unit E that operates the valves E-1 and E? 2 controls the purge operation. For the supply line 4 there are also means 10 for adding high-pressure steam to the natural gas and means 11 for replacing the natural gas with nitrogen. The operation of adding or not adding these gases is controlled by the basic control unit F and the basic control unit G, respectively, which operate the double block bleeds F-1 and G-1 as one operation.
基本制御部Ａ−Ｇは、１より多いグループ制御ユニット（図１では図示せず）によって制御される。 The basic control units AG are controlled by more than one group control unit (not shown in FIG. 1).
上述の供給に加えて、ガス化プロセスはまた、次のプロセスの流れのために同様の制御ユニットを備えるのが適切である。上記プロセスの流れとは、ガス化の開始前の反応器の予熱に用いられる補助バーナーへの天然ガス及び空気、廃熱ボイラへの水供給（反応器２の下流ユニットにおける蒸気製造に対する合成ガス冷却）、バーナー１を冷却するための水供給、スタックを加熱するベント、フレア又はスクラバーへの合成ガスの送出、及び廃熱ボイラ中での蒸気製造である。 In addition to the above supply, the gasification process also suitably comprises a similar control unit for the next process flow. The above process flow refers to the supply of natural gas and air to the auxiliary burner used for preheating the reactor before the start of gasification, water supply to the waste heat boiler (syngas cooling for steam production in the downstream unit of the reactor 2) ), Supplying water to cool the burner 1, venting to heat the stack, delivering syngas to a flare or scrubber, and steam production in a waste heat boiler.
図２は、図１の基本制御部Ｃのさらなる詳細を示す。基本制御部Ｃは、１以上のグループ制御ユニットから又はオペレータから前記基本制御ユニットにより実行されるべき基本制御動作のリクエストを受け取りかつ優先的に取り扱う(priority handle)手段を有する（ｂ１）。適切には基本制御ユニットにより制御される可能な動作は、シングル・ブロックの制御（ブリード閉鎖）、又はダブル・ブロック・アンド・ブリード（ＤＢＢ）のシーケンス制御（なし(none)、スタンバイ(stanby)又は作動(run)）、及び／又は分散制御システム（ＤＣＳ）に対するバルブ制御のイネーブル化／非イネーブル化機能（図示せず）である。基本制御部Ｃにより制御されるバルブ構成Ｃ−１は、手動又はリモートリクエストの不存在時にプロセスから窒素を停止／分離し、「手動スタンバイ」リクエストのみにて最後のブロック（ＸＶ−１６３）まで窒素を準備し、「スタンバイ」リクエストに関わらず手動又はリモートリクエストによる「作動(run)」リクエストにて窒素をプロセスに流すものである。一定のシーケンスにおいて使用される場合、手動の「ブリード閉鎖」リクエスト及びその他の手動リクエストは、バルブのリーク速度を点検するのに有効である（これは安全性の問題である）。この後者の場合には明らかに、追加の計測器（図示せず）の使用が必要とされる。 FIG. 2 shows further details of the basic controller C of FIG. The basic control unit C has means for receiving and preferentially handling a request for basic control operations to be executed by the basic control unit from one or more group control units or from an operator (b1). Possible operations, suitably controlled by the basic control unit, are single block control (bleed closure), or double block and bleed (DBB) sequence control (none, standby or Run) and / or valve control enable / disable functions (not shown) for the distributed control system (DCS). Valve configuration C-1 controlled by the basic controller C stops / separates nitrogen from the process in the absence of a manual or remote request, and nitrogen until the last block (XV-163) with only a “manual standby” request. And flow nitrogen to the process on a “run” request, either manually or remotely, regardless of a “standby” request. When used in a certain sequence, a manual “bleed closure” request and other manual requests are useful for checking the leak rate of the valve (this is a safety issue). Obviously, this latter case requires the use of an additional instrument (not shown).
基本制御ユニットＣはまた、プロセスからの情報、及び／又は基本制御ユニットからの出力、及び／又はグループ制御ユニットからの出力を受け取り、前記動作の開始又は前記動作の実行の継続に必要な許可に変換する手段を備える（ｂ２）。例えば、基本制御ユニットＣは、ガス化が進行中のとき、又は窒素の圧力が高すぎるか（ＰＺＨ−１０６）低すぎる（ＰＺＬ−１６０）か、若しくは特定のバルブとオリフィス間の圧力差が十分に正でないとき（ＰＤＺＬ−１６２）は、プロセスに窒素を供給しない。基本制御ユニットＣはまた、基本制御ユニット（図示せず）から、及び／又はグループ制御ユニット（図示せず）から、及び／又はオペレータ（図示）から、及び／又は基本制御ユニット自身（図示せず）からロックアウトを受け取り、前記動作の開始を防止し又は前記動作の終了をスタートし、受け取ったロックアウトが解除され且つ「リセット」が始動させられるまで基本制御ユニットのデフォルト状態又は停止シーケンスを強制する手段を備え得る（ｂ３）。基本制御ユニットＣはまた、内部ロックアウトを処理し且つ／又は出力若しくはロックアウトをエクスポートする手段を備え（ｂ４）、この出力／ロックアウトは前記動作の状態に関係している。例えば、手動ロックアウト（ＮＬ１６０ago）は、グループ制御ユニットに送られるように示されており、図示された出力（１６０−ＢＬＯＣ）は、グループ制御ユニットに送られる際のブロックバルブが閉鎖した状態及びブリードバルブが開放した状態の確認である。 The basic control unit C may also receive information from the process and / or output from the basic control unit and / or output from the group control unit for authorization required to start the operation or continue execution of the operation. A means for converting is provided (b2). For example, the basic control unit C may have a sufficient pressure difference between a particular valve and an orifice when gasification is in progress, or the pressure of nitrogen is too high (PZH-106) or too low (PZL-160). When not positive (PDZL-162), no nitrogen is supplied to the process. The basic control unit C may also be from a basic control unit (not shown) and / or from a group control unit (not shown) and / or from an operator (shown) and / or the basic control unit itself (not shown). ) To receive the lockout, prevent the start of the operation or start the end of the operation, forcing the default state or stop sequence of the basic control unit until the received lockout is released and "reset" is triggered (B3). The basic control unit C also comprises means for processing internal lockouts and / or exporting outputs or lockouts (b4), this output / lockout being related to the state of the operation. For example, a manual lockout (NL160ago) is shown to be sent to the group control unit, and the output shown (160-BLOC) shows that the block valve is closed and bleed when sent to the group control unit. This is a confirmation that the valve is open.
基本制御ユニットＣはまた、どの基本制御ユニットが動作するかに依る論理又はシーケンスに従って前記要求される動作を実行する手段を備える（ｂ５）。例えば、ブリードバルブ（ＸＶ−１６２）は、両方のブロック（ＸＶ−１６１／１６３）が開放を許可される前に、閉鎖されているのを確認されなければならない。そして、下流のブロックバルブ（ＸＶ−１６３）は、予備加圧（逆流防止）すべく開放を遅延させられる（遅延ユニットＴ０５）。そして、下流のブロックバルブ（ＸＶ−１６３）は、ブリードが開放を許される前に、閉鎖が確認されなければならない。 The basic control unit C also comprises means for performing the requested operation according to the logic or sequence depending on which basic control unit operates (b5). For example, the bleed valve (XV-162) must be confirmed to be closed before both blocks (XV-161 / 163) are allowed to open. Then, the downstream block valve (XV-163) is delayed in opening so as to be pre-pressurized (preventing backflow) (delay unit T05). The downstream block valve (XV-163) must then be confirmed closed before the bleed is allowed to open.
適宜、基本制御ユニットはまた、アラーム手段（ｂ６）（スピーカ）及び制御された動作の効果を示す手段（ｂ７）を備える。例えば、制御された動作とは、バルブを開けて窒素を供給ラインに供給することである。手段（ｂ７）は、バルブ（ＸＶ−１６１／１６３）が実際に開いており、ブリードバルブ（ＸＶ−１６２）が閉じており、かつ窒素がリクエストされたように実際に供給されているか否かを示す。 Optionally, the basic control unit also comprises alarm means (b6) (speaker) and means (b7) indicating the effect of the controlled action. For example, the controlled action is to open the valve and supply nitrogen to the supply line. Means (b7) determines whether the valve (XV-161 / 163) is actually open, the bleed valve (XV-162) is closed, and nitrogen is actually being supplied as requested. Show.
図２に示された基本制御ユニットは、有利にはアラームに対応する、すなわち、アラーム状態にて実行リクエストが終了すると、アラームも同様に都合よく終了する。 The basic control unit shown in FIG. 2 advantageously responds to an alarm, i.e. when the execution request ends in an alarm condition, the alarm ends as well.
図２に示された基本制御ユニットは、オペレータが個々のモジュールにアクセスするのを容易にし、また、指示器（バルブＸＶ−１６１に対して示されるＩ−１０）やアラームによる自主的なローカルバルブ機能の確認を行う。 The basic control unit shown in FIG. 2 makes it easy for the operator to access the individual modules, and also a voluntary local valve with indicators (I-10 shown for valve XV-161) and alarms. Check the function.
図３は、どのようにして１つのグループ制御ユニット（１００）といくつかの基本制御ユニット（Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｈ）が、ガス化器の開始及び停止のシーケンスを制御するかを示す。グループ制御ユニットは、開始／停止シーケンス制御ユニット（１００）である。基本制御ユニットは、天然ガス供給制御部（Ｅ；図１）、酸素供給制御部（図１中のＡ）、低圧パージ供給制御部（図１中のＣ）及び廃液(effluent)／合成ガス経路制御ユニット（Ｈ）である。明確にするため、図３では、図１の制御部Ｂ及びＦなどのようないくつかの基本制御ユニットは図示していない。 FIG. 3 shows how one group control unit (100) and several basic control units (A, C, E, H) control the start and stop sequence of the gasifier. The group control unit is a start / stop sequence control unit (100). The basic control unit includes a natural gas supply control unit (E; FIG. 1), an oxygen supply control unit (A in FIG. 1), a low pressure purge supply control unit (C in FIG. 1), and an effluent / synthesis gas path. Control unit (H). For clarity, some basic control units, such as the controllers B and F of FIG. 1, are not shown in FIG.
開始／停止シーケンス制御ユニット（１００）は、反応器（２）におけるガス化についての完全に自動化されシーケンス化された開始及び停止のためのオペレータインターフェースの役割を果たす。これは、（分散制御システムを介して）制御されかつ（緊急停止システムを介して）保護されて実行され得る。基本的に、グループ制御ユニット（１００）は、次の動作に進む前に正しい原料がバーナーに供給されているか否かを検査中に一連の動作が実行されることを制御する。もし、正しい原料及びバルブ位置についてのフィードバック（他の許可）を、要求される時間内に制御ユニット（１００）が受け取らなければ、制御ユニット（１００）は開始シーケンスを中断し、停止シーケンスをスタートさせる。 The start / stop sequence control unit (100) serves as an operator interface for fully automated and sequenced start and stop for gasification in the reactor (2). This can be done controlled (via a distributed control system) and protected (via an emergency stop system). Basically, the group control unit (100) controls that a series of operations are performed during the test whether the correct raw material is being supplied to the burner before proceeding to the next operation. If the control unit (100) does not receive feedback (other permissions) on the correct raw material and valve position within the required time, the control unit (100) interrupts the start sequence and starts the stop sequence. .
図３において、以下の頭字語は次の意味をもつ。
ＰＤＴ＝圧力差送信器
ＧＢＳ＝バルブからの近接リミットスイッチ
ＨＺ＝手動ロックアウト
Ｒ＝手動リセット
ＨＳ＝手動リクエスト選択
ＸＴ＝計器信号送信器
ＦＴ＝流量計信号送信器
ＥＳＤ＝緊急停止
ＴＴ＝温度計信号送信器
ＰＴ＝圧力計信号送信器
In FIG. 3, the following acronyms have the following meanings.
PDT = Pressure difference transmitter GBS = Proximity limit switch from valve HZ = Manual lockout R = Manual reset HS = Manual request selection XT = Instrument signal transmitter FT = Flow meter signal transmitter ESD = Emergency stop TT = Thermometer signal Transmitter PT = Pressure gauge signal transmitter
図３では、グループ制御ユニット（１００）が、開始／停止リクエストを受け取りかつ優先的に取り扱う手段（１０４）を備えているのが示されている（ｇ１）。グループ制御ユニット（１００）はさらに、プロセスから、及び／又は基本制御ユニット（すなわち図３のユニットＥ及びＡ）から、及び／又はグループ制御ユニットから情報を受け取り、前記グループ動作の開始（１０１〜１０３）又は前記グループ動作の実行の継続（１０７〜１１０）に必要な許可に変換する手段を備える（ｇ２）。 FIG. 3 shows that the group control unit (100) comprises means (104) for receiving and preferentially handling start / stop requests (g1). The group control unit (100) further receives information from the process and / or from the basic control unit (ie units E and A in FIG. 3) and / or from the group control unit to initiate the group operation (101-103). ) Or means for converting into permission necessary for continuing execution of the group operation (107 to 110) (g2).
グループ制御ユニット（１００）はさらに、基本制御ユニットから（１０５）、及び／又はグループ制御ユニットから、及び／又はオペレータから（ＨＺ又はＥＳＤ）、及び／又はグループ制御ユニット自体から（１２２）、ロックアウトを受け取り、前記動作の開始を防止し又は前記動作の終了をスタートし、受け取ったロックアウトが解除され且つリセット（Ｒ）が始動されるまでグループ制御ユニットのデフォルトの状態又は停止シーケンスを強制する手段を備える（ｇ３）。 The group control unit (100) is further locked out from the basic control unit (105) and / or from the group control unit and / or from the operator (HZ or ESD) and / or from the group control unit itself (122). Means for preventing the start of the operation or starting the end of the operation, forcing the default state or stop sequence of the group control unit until the received lockout is released and a reset (R) is initiated (G3).
グループ制御ユニット（１００）はさらに、前記グループ動作の状態に関係する内部ロックアウト（１２２）を処理し且つ／又は出力若しくはロックアウト（１２１）をエクスポートする手段（ｇ４）と、（１１２）〜（１２０）を介して基本制御ユニットを制御するためにどのグループ制御ユニットが作動するかに依る論理又はシーケンスに従って前記要求されるグループ動作を実行する手段（１１０）とを備える（ｇ５）。 The group control unit (100) further includes means (g4) for processing an internal lockout (122) related to the state of the group operation and / or exporting an output or lockout (121), and (112) to (112) Means (110) for performing said required group operation according to a logic or sequence depending on which group control unit operates to control the basic control unit via 120) (g5).
基本制御ユニット（Ｅ）は、グループ制御ユニット又はオペレータ（ＨＳ）から前記基本制御ユニットにより実行されるべき基本制御動作のリモートリクエスト（１１２）を受け取り、優先的に取り扱う手段（ｂ１）、プロセス（ＰＤＴ、ＧＢＳ）からの情報、及び／又は基本制御ユニットからの出力、及び／又はグループ制御ユニットからの出力を受け取り、前記動作の開始又は実行の継続に必要な許可に変換する手段（１４２）（ｂ２）、グループ制御ユニットから、及び／又はオペレータ（ＨＺ）から、基本制御ユニット自体（例えば制御ユニットＡ及び参照番号１０７）からロックアウト（１３９）を受け取り、前記動作の開始を防止し、又は前記動作の終了をスタートし、そして受け取ったロックアウト（１３９、ＨＺ）が解除されかつリセット（Ｒ）が始動されるまで基本制御ユニットＥのデフォルト状態又は停止シーケンス（１４２）を強制する手段（ｂ３）、内部ロックアウトを処理し、且つ／又は出力若しくはロックアウト（１４７）をエクスポートする手段であって、該出力／ロックアウトは前記動作の状態に関係している前記手段（１４３又はユニットＡの１５４）（ｂ４）、及びどの基本制御ユニットが動作しているかに依る論理又はシーケンス（１４２）に従って前記要求される動作を実行する手段（ｂ５）を備える。 The basic control unit (E) receives from the group control unit or the operator (HS) a remote request (112) of the basic control operation to be executed by the basic control unit and preferentially handles the means (b1), process (PDT) , GBS) and / or the output from the basic control unit and / or the output from the group control unit and means (142) (b2) for converting it into a permission required to start the operation or continue execution ), Receive lockout (139) from the group control unit and / or from the operator (HZ) from the basic control unit itself (eg control unit A and reference number 107) to prevent the start of the operation or The lockout (139, HZ) received is released And means (b3) forcing the default state or stop sequence (142) of the basic control unit E until reset (R) is initiated, processing internal lockout and / or exporting output or lockout (147) Means (143 or unit A 154) (b4) related to the state of operation and logic or sequence depending on which basic control unit is operating Means (b5) for performing the requested operation according to (142).
図３に示されているような基本制御ユニット（Ａ）、（Ｇ）及び（Ｈ）は、上述した基本制御ユニット（Ｅ）と同じ機能性を有し、ここで使用されている参照番号は以下の機能／動作を示す。
作動許可(Run permit)（１４９）、ロックアウト・リセット(Lockout reset)（１５０）、リクエスト選択(Request selection)（１５１）、バルブ・シーケンス・プロセッサ(Valve sequence processor)（１５３）、プロセス評価および応答遅延(Process evaluation and responce delays)（１５４）、ＤＣＳのフロー制御のイネーブル(Enable DCS flow control)（１５５）、ダブル・ブロック・アンド・ブリード・バルブ(Double block and bleed valves)（１５６）、酸素の有効作動(Run effective O2)（１５７）、酸素のアラーム作動(Run alarm O2)（１０７）、作動許可(Run permit)（１５９）、スタック許可(Stack permit)（１２３）、ロックアウト・リセット(Lockout reset)（１２５）、フレアへの合成ガスリクエスト(Request syngas to flare)（１２７）、スクラバーへの合成ガスリクエスト(Request syngas to scrubber)（１２８）、バルブ・シーケンス・プロセッサ(Valve sequence processor)（１２９）、優先度選択(Priolity selection)（１３０）、ＤＣＳのバルブ圧力制御のイネーブル(Enable DCS pressure control on valve)（１３１）、ＤＣＳ・イネーブル／ディスイネーブル・バルブ(DCS enable/disable valves)（１３２）、フレアへの有効作動(Run effective to flare)（１３３）、フレアへのアラーム作動(Run alarm to flare)（１３４）、スタックへの有効作動(Run effective to stack)（１３５）、スタックへのアラーム作動(Run alarm to stack)（１３６）、及びスクラバーへの有効作動(Run effective to scrubber)（１３７）。
The basic control units (A), (G) and (H) as shown in FIG. 3 have the same functionality as the basic control unit (E) described above, and the reference numbers used here are The following functions / operations are shown.
Run permit (149), Lockout reset (150), Request selection (151), Valve sequence processor (153), process evaluation and response Delay (Process evaluation and response delays) (154), Enable DCS flow control (155), Double block and bleed valves (156), Oxygen flow Run effective O2 (157), Oxygen alarm activation (Run alarm O2) (107), Run permit (159), Stack permit (123), Lockout / Reset (Lockout) reset) (125), request syngas to flare (127), request syngas to scrubber (128), request syngas to scrubber (128) , Valve sequence processor (129), Priolity selection (130), Enable DCS pressure control on valve (131), DCS enable / disable DCS enable / disable valves (132), Run effective to flare (133), Run alarm to flare (134), Stack effective operation (134) Run effective to stack (135), Run alarm to stack (136), and Run effective to scrubber (137).
基本制御ユニット（Ｃ）の状態（酸素ラインへの窒素パージ）は、適切にはスクリーンを介してオペレータに与えられ得る。１つの基本制御ユニットに専用のコンピュータスクリーン上の指示器（２０１〜２１０）によって、オペレータには、バルブ位置、リクエスト、ロックアウトなどについての情報が容易に理解できる方法にて与えられる。 The state of the basic control unit (C) (nitrogen purge to the oxygen line) can be given to the operator, suitably via a screen. An indicator (201-210) on a computer screen dedicated to one basic control unit gives the operator information about valve position, requests, lockouts, etc. in an easily understandable manner.
出願人は、上述した保護及び制御機構を特にガス化プロセスに適用すると、プロセスの安全性と信頼性が改善されることを見い出した。さらに、この保護及び制御機構により、過去の実績より多くのオペレータの仕事を処理できる。操業時間は、安全でない性質への移行を避けつつ費用有効的に改善できるようである。また、本機構により、制御及び保護の複雑なシステムがさらにトランスペアレントになった。さらにまた、開始、停止及び運転中における高度の自動化が達成できる。 Applicants have found that application of the above-described protection and control mechanisms, particularly in gasification processes, improves process safety and reliability. In addition, this protection and control mechanism can handle more operator work than past performance. Operating hours seem to be cost-effectively improved while avoiding the transition to unsafe properties. This mechanism also makes the complex system of control and protection more transparent. Furthermore, a high degree of automation during start, stop and operation can be achieved.
１ バーナー
２ 反応器
３ 酸素供給ライン
４ 天然ガス供給ライン
５ 酸素の大気中へのパージ又は送出手段
６ 酸素を高圧蒸気で置き換える手段
７ 酸素を窒素で置き換える手段
８ 酸素を空気で置き換える手段
９ 天然ガスを安全な場所にパージ又は送出する手段
１０ 高圧蒸気を天然ガスに加える手段
１１ 天然ガスを窒素で置き換える手段
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１ バルブ
Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｇ１ バルブ
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ 基本制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Burner 2 Reactor 3 Oxygen supply line 4 Natural gas supply line 5 Purging or sending out oxygen into the atmosphere 6 Means for replacing oxygen with high-pressure steam 7 Means for replacing oxygen with nitrogen 8 Means for replacing oxygen with air 9 Natural gas 10 means for adding high pressure steam to natural gas 11 means for replacing natural gas with nitrogen A1, A2, B1, C1, D1 valves E1, E2, F1, G1 valves A, B, C , D, E, F, G Basic control unit
Claims (9)
（ｂ１）１以上のグループ制御ユニット又はオペレータから、前記基本制御ユニットにより実行されるべき基本制御動作のリクエストを受け取りかつ優先的に取り扱う手段、
（ｂ２）プロセスからの情報、及び／又は基本制御ユニットからの出力、及び／又はグループ制御ユニットからの出力を受け取り、前記動作の開始又は実行の継続に必要な許可に変換する手段、
（ｂ３）基本制御ユニットから、且つ／又はグループ制御ユニットから、且つ／又はオペレータから、且つ／又は基本制御ユニット自体からロックアウトを受け取り、前記動作の開始を防止し又は前記動作の終了をスタートし、受け取ったロックアウトが解除され且つリセットが始動されるまで基本制御ユニットのデフォルトの状態又は停止シーケンスを強制する手段、
（ｂ４）内部ロックアウトを処理し、且つ／又は出力若しくはロックアウトをエクスポートする手段であって、前記出力／ロックアウトは前記動作の状態に関係している前記手段、及び
（ｂ５）どの基本制御ユニットが作動するかに依る論理又はシーケンスに従って要求される前記動作を実行する手段、
を備え、また、これらのグループ制御ユニットの少なくとも１つが、以下の機能：
（ｇ１）さらに高い階層の制御ユニット又はオペレータから、前記グループ制御ユニットにより実行されるべきグループ制御動作のリクエストを受け取り、優先的に取り扱う手段、
（ｇ２）プロセスから、且つ／又は基本制御ユニットから、且つ／又はグループ制御ユニットから情報を受け取り、前記グループ動作の開始又は実行の継続に必要な許可に変換する手段、
（ｇ３）基本制御ユニットから、且つ／又はグループ制御ユニットから、且つ／又はオペレータから、且つ／又はグループ制御ユニット自体からロックアウトを受け取り、前記動作の開始を防止し又は前記動作の終了をスタートし、受け取ったロックアウトが解除され且つリセットが始動されるまでグループ制御ユニットのデフォルトの状態又は停止シーケンスを強制する手段、
（ｇ４）内部ロックアウトを処理し、且つ／又は出力若しくはロックアウトをエクスポートする手段であって、前記出力／ロックアウトが前記グループ動作の状態に関係している前記手段、及び
（ｇ５）どのグループ制御ユニットが作動するかに依る論理又はシーケンスに従って要求される前記グループ動作を実行する手段、
を備える前記プロセス制御方法。 A process control method, wherein the state of a process can be changed by a number of operations, the operations are controlled by a basic control unit, and at least one basic control unit is coordinated by at least one group control unit, the basic control The unit has the following functions:
(B1) means for receiving and preferentially handling requests for basic control operations to be executed by the basic control unit from one or more group control units or operators;
(B2) means for receiving the information from the process and / or the output from the basic control unit and / or the output from the group control unit and converting it into a permission required to start the operation or continue execution;
(B3) receiving a lockout from the basic control unit and / or from the group control unit and / or from the operator and / or from the basic control unit itself, preventing the start of the operation or starting the end of the operation; Means for forcing the default state or stop sequence of the basic control unit until the received lockout is released and a reset is initiated;
(B4) means for processing an internal lockout and / or exporting an output or lockout, wherein said output / lockout is related to the state of operation; and (b5) which basic control Means for performing the required operation according to a logic or sequence depending on whether the unit operates;
And at least one of these group control units has the following functions:
(G1) means for receiving and preferentially handling a request for a group control operation to be executed by the group control unit from a higher-level control unit or operator;
(G2) means for receiving information from the process and / or from the basic control unit and / or from the group control unit and converting it into a permission required to start said group operation or to continue execution;
(G3) receiving a lockout from the basic control unit and / or from the group control unit and / or from the operator and / or from the group control unit itself, preventing the start of the operation or starting the end of the operation; Means for forcing a default state or stop sequence of the group control unit until the received lockout is released and a reset is initiated;
(G4) means for processing an internal lockout and / or exporting an output or lockout, wherein the output / lockout is related to the state of the group operation; and (g5) which group Means for performing said group operation as required according to a logic or sequence depending on whether the control unit operates;
The process control method comprising:
9. The method of claim 8, wherein the group control unit coordinates start and stop sequence control with a basic control unit that controls the path of carbon (hydrocarbon) feed, oxygen feed, purge feed and (synthesis) gas.
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